Weißer Zwerg – Das stille Leuchten sterbender Sonnen

0:00 Herzlich Willkommen zu einer neuen Folge von Schlafreise durch das Universum, deinem Podcast zum Entspannen, Loslassen und lernen. Kennst du schon unsere anderen Podcastreihen wie Wissensreise durch das Periodensystem der Elemente oder Wissensreise durch die Geschichte, schau gerne auch dort vorbei, wenn du mal wieder eine ruhige Stunde für dich möchtest. Doch jetzt bist du hier, mach es dir bequem, lass deine Schultern sinken und ja, wir reisen heute Nacht. Gemeinsam hinaus in die Tiefe des Universums, weit weg von allem alltäglichen, weit weg von den Gedanken, die dich tagsüber begleiten.

0:35 Denn wir reisen zu einem Ort, der so still ist, dass selbst das Licht dort nur noch ein leises Glühen kennt. Wir reisen zu einem Weißen Zwerg, stell dir vor, du schwebst lautlos durch das Universum, unter dir unendlich weit entfernt liegt die Erde. Klein und blau wie eine Murmel über dir, unter dir links und rechts von dir nichts als die Weite des Kosmos Sterne. Millionen von ihnen schimmern in allen Farben des Lichtes, manche leuchten in sattem Blau, manche in warmen Orange, manche in strahlendem Weiß und irgendwo dort draußen, eingebettet in diese samtene Dunkelheit, wartet unser Ziel, ein weißer Zwerg, ein Überbleibsel, ein Nachhall.

1:19 Ein Ort, der einmal das Herz eines Sterns war, damit du verstehst, was ein weißer Zwerg ist, müssen wir zunächst von seinem Leben erzählen, denn auch Sterne leben und sterben, sie werden geboren, sie wachsen, sie altern und schließlich erlöschen sie, genau wie alles im Universum haben auch sie ihre Zeit, unsere eigene Sonne, die uns jeden Tag mit Licht und Wärme versorgt, ist ein Stern vom Typ G 2, ein sogenannter gelber Zwerg. Sie ist etwa 4,6 Milliarden Jahre alt und befindet sich gerade in der Mitte ihres Lebens. Ihr Durchmesser beträgt rund 1,4 Millionen Kilometer, in ihr tobt seit Milliarden von Jahren ein gewaltiger Prozess der Kernfusion im Kern der Sonne, wo Temperaturen von etwa 15000000 Grad Celsius herrschen,

2:05 verschmelzen Wasserstoffatome zu Helium, dabei wird eine unvorstellbare Menge an Energie freigesetzt. Diese Energie ist es, die das Sonnenlicht erzeugt, das deine Haut wärmt, das die Pflanzen wachsen lässt, das das Leben auf der Erde erst möglich macht. Doch dieser Vorrat ist endlich in etwa 5 Milliarden Jahren wird unsere Sonne den Großteil ihres Wasserstoffvorrats verbraucht haben, dann wird etwas faszinierendes geschehen, wenn der Kern nicht mehr genug Energie erzeugt, um dem eigenen Gewicht standzuhalten, wird er zusammenbrechen und sich dabei noch weiter erhitzen, die.

2:46 Die äußeren Schichten der Sonne werden sich dagegen gewaltig ausdehnen. Die Sonne wird zu einem roten Riesen werden. Stell dir nun vor, die Sonne, die wir kennen, aufgebläht auf ein Vielfaches ihrer jetzigen Größe in diesem Stadium könnte sie die inneren Planeten verschlucken, Merkur, Venus und womöglich auch die Erde, die äußere Hülle des Roten Riesens ist.

3:10 Diese gewaltigen Gashüllen aus Wasserstoff und Helium wird sich langsam in den Weltraum ausbreiten. Dabei entstehen wunderschöne, leuchtende Strukturen, die Astronominnen als planetarische Nebel bezeichnen, obwohl der Name ein wenig irrenführend ist. Denn Planeten haben damit wenig zu tun, der Begriff entstand im 18 Jahrhundert, weil diese Objekte durch frühe Teleskope an grünliche Planetenscheiben erinnerten. Planetarische Nebel gehören zu den schönsten Erscheinungen im Universum der Helixnebel, manchmal auch das Auge Gottes genannt, ist einer der bekanntesten. Er befindet sich etwa 700 Lichtjahre von der Erde entfernt und zeigt uns in prächtigem Blau und Rottönen, wie das Ende eines sonnenähnlichen Sternes

3:55 aussieht. Ein anderes berühmtes Beispiel ist der Ringnebel in der Leier, der sich in etwa 2300 Lichtjahren Entfernung befindet. Er sieht aus wie ein kosmischer Rauchring schwebend in der Dunkelheit. Doch was bleibt nun übrig, wenn sich diese Gashüllen verflüchtigt haben? Ein weißer Zwerg, der nackte Kern, das, was von der Sonne übrig bleibt, wenn alle äußeren Schichten fort sind, lass uns noch ein wenig näher kommen, begleiten durch die äußeren Bereiche eines solchen planetarischen Nebels, die Farben um uns herum sind unwirklich. Türkis, violett, tiefes blau, warmherziges rosa. Diese Schichten aus Gas leuchten, weil die intensive ultraviolette Strahlung des weißen Zwergs im Zentrum sie zum Strahlen bringt, ähnlich wie ein

4:45 Schwarzlicht, das fluorizierende Farben zum Glühen bringt und dort im Zentrum all dieser Pracht schwebt er, der Weiße Zwerg, ein weißer Zwerg ist das komprimierte, das Verdichtetste das Überbleibsel. Der Kern der ehemaligen Sonne hat sich auf die Größe der Erde zusammengezogen oder manchmal sogar noch kleiner. Der Durchmesser eines typischen weißen Zwergs beträgt etwa 10000 bis 20000 Kilometer.

5:11 Zum Vergleich Unsere Erde hat einen Durchmesser von rund 12700 Kilometern, die Masse hingegen ist noch fast dieselbe wie die der ursprünglichen Sonne, das bedeutet, es gibt eine unvorstellbare Dichte. Ein Teelöffel des Materials eines weißen Zwerges würde auf der Erde mehrere Tonnen wiegen. Solche Schätzungen sprechen manchmal sogar von 5 bis 10 Tonnen pro Kubikzentimeter in diesem winzigen, massiven Körper herrscht keine Kernfusion mehr, es gibt keinen aktiven Energieerzeuger mehr, ein weißer Zwerg lebt von dem, was er gespeichert hat, er ist ein Körper, der langsam seine Restwärme abgibt. Wie eine Glut, die nach dem Erlöschen des Feuers noch lange warm bleibt.

5:58 Das Besondere an einem Weißen Zwerg ist die innere Aufbau, ihre Materie befindet sich in einem Zustand, den Physikerinnen als Enttartetes Elektronengas bezeichnen, das klingt seltsam, und es ist tatsächlich ein zutiefst quantenmechanisches Phänomen. In normaler Materie haben Elektronen viel Raum um sich herum.

6:18 In einem Weißen Zwerg sind die Atome so eng zusammengepresst, dass die Elektronen aufeinander stoßen und sich gegenseitig abstoßen. Diese Abstoßung, der sogenannte Elektronen Degenerationsdruck, verhindert, dass der Weiße Zwerg weiter kollabiert, es ist ein Gleichgewicht zwischen der Schwerkraft, die alles zusammendrücken will, und dem quantenmechanischen Widerstand der Elektronen, das Universum hält also selbst die kleinsten Teilchen im Gleichgewicht.

6:47 Es gibt jedoch eine Grenze für dieses Gleichgewicht. Ein indischer Astrophysiker berechnete in den 1930er Jahren, dass ein weißer Zwerg nicht schwerer sein kann als etwa 1,4 Sonnenmassen. Diese Grenze nennen Wissenschaftlerinnen bis heute die die Chandra seka Grenze, benannt nach eben diesem indischen Astronom, überschreitet ein weißer Zwerg diese Masse, etwa weil er Material von einem Begleitstern aufnimmt.

7:14 Dann kann der Elektronen degenerationsdruck die Schwerkraft nicht mehr aufhalten. Das Objekt kollabiert weiter und explodiert als Typ 1 A Supernova eine der Energiereichsten Explosionen im Universum. Diese Supernova sind so gleichmäßig hell, dass Astronom innen sie als kosmische Entfernungsmesser verwenden, um zu bestimmen, wie weit entfernt andere Galaxien sind.

7:39 Durch diese Supernova entdeckte man Ende der 1990er Jahre. Dass das Universum sich nicht nur ausdehnt, sondern seine Expansion sogar beschleunigt. Eine Entdeckung, die 2011 mit dem Nobelpreis für Visig ausgezeichnet wurde. Chandraseka selbst erhielt für seine bahnbrechenden Berechnungen zu dieser Grenze ebenfalls den Nobelpreis, allerdings erst 1983 viele Jahrzehnte nach seiner Entdeckung. Wir gleiten nun näher an den weißen Zwergen an, aus der Nähe erscheint er nicht wirklich weiß. Er strahlt in einem bläulich weißen Licht, das an das kalte Licht von LED Dioden erinnert.

8:18 Es ist das Licht eines Körpers, dessen Oberfläche noch immer Temperaturen zwischen 80401000 Grad Celsius hat, manchmal sogar mehr zum Vergleich die Oberfläche unserer Sonne hat rund 5500 Grad Celsius, Weiße Zwerge beginnen ihr Dasein als ausgesprochen heißobjekte, doch mit der Zeit kühlen sie ab, über Milliarden. Billionen von Jahren strahlen sie ihre Wärme in den Weltraum ab.

8:44 Langsam, unendlich langsam. Ein weißer Zwerg, der vor 10 Milliarden Jahren entstand, hat vielleicht bereits seine Oberflächentemperatur von nur noch wenigen 1000 grad und theoretisch nach unvorstellbar langen Zeiträumen könnte er so weit abkühlen, dass er nicht mehr leuchtet, er würde zu einem schwarzen Zwerg werden, einem dunklen, kalten Gesteins und Kohlenstoffball, der Stumm durch das Universum treibt.

9:10 Doch hier ist etwas Erstaunliches. Das Universum ist erst 13,8 Milliarden Jahre alt, die Abkühlungszeiten für einen weißen Zwerg, um vollständig zu einem schwarzen Zwerg zu werden, sind unvorstellbar lang, Schätzungen sprechen von Zeiträumen, von 10 hoch 15 Jahren oder mehr, das ist eine 1 mit 15 Nullen in Jahren zum Vergleich das Universum so alt wie es ist, würde darin nur einen winzigen Bruchteil darstellen.

9:39 Es gibt also noch keinen einzigen schwarzen Zwerg im Universum. Sie sind rein theoretische Objekte, Prognosen für eine unvorstellbar ferne Zukunft. Alle weißen Zwerge, die existieren, leuchten noch im gesamten beobachtbaren Universum gibt es schätzungsweise mehrere 100 Milliarden Galaxien, und allein in unserer Milchstraße befinden sich nach aktuellen Schätzungen bis zu 10 Milliarden Weiße Zwerge. Das entspricht etwa 10% aller Sterne in unserer Galaxie. Sie sind häufig, aber doch nicht so leicht zu finden, weil sie eben klein und lichtschwach sind. Einer der bekanntesten weißen Zwerge ist Sirius B, der Begleiter des hellsten Sterns am Nachthimmel, Sirius Sirius selbst ist 25 mal so hell wie

10:28 unsere Sonne, ein imposanter weißlicher Stern im Sternbild Großer Hund. Und direkt neben ihm, für das bloße Auge unsichtbar, kreist Sirius B, ein weißer Zwerg. Sirius B hat ungefähr die Masse unserer Sonne, aber ist nur etwas größer als die Erde. Astronomen entdeckten seine Existenz erstmals 1844 nach Beobachtung der Taumelbewegung von Sirius, weil die Schwerkraft des unsichtbaren Begleiters Sirius ihn von seiner Geraden Bahn ablenkte.

11:02 Direkt beobachtet wurde Sirius B erst 1862 durch den amerikanischen Teleskopbauer Alvin Graham Clark. Und da ist noch Stein 2051 b, ein weißer Zwerg in etwa 17 Lichtjahren Entfernung der 2017 genutzt wurde, um Einsteins allgemeine Relativitätstheorie zu überprüfen. In dem sein Licht an einem fernen Himmelsstern vorbeizog und dabei abgelenkt wurde, konnten Wissenschaftler innen seine Masse mit bislang unerreichter Genauigkeit bestimmen. Die allgemeine Relativitätstheorie bestimmt einmal mehr den Test diese Messmethode, das sogenannte Gravitationslinsenprinzip, bei dem massereiche Objekte das Licht dahinterliegender Sterne beugen, war bereits von Albert Einstein vorhergesagt worden.

11:52 Doch während Einstein dieses Phänomen für Sterne ursprünglich als praktisch unmessbar einschätzte, haben moderne Weltraumteleskope gezeigt, dass es sehr wohl beobachtbar ist. Stein 2051 b. War dabei ein Meilenstein der modernen Astrophysik. Wir schweben nun ganz still vor diesem weißen Zwerg, kein laut, keine Bewegung, nur dieses leise bläuliche Leuchten in der Nähe eines weißen Zwerges zu sein, wäre für Menschen natürlich unmöglich.

12:22 Die Schwerkraft an seiner Oberfläche, etwa 10000 bis 100000 mal so stark wie auf der Erde. Eine Person, die auf einem weißen Zwerg stehen würde, würde sofort durch die extreme Schwerkraft zerdrückt werden. Selbst das näherkommen würde extrem gefährlich sein, Gezeitenkräfte also die Kraft, die durch den Unterschied der Schwerkraft zwischen 2 Seiten eines Körpers entsteht, würden jedes Objekt auseinander reißen, das zu nahe käme.

12:48 Hierzu haben wir auch eine Folge gemacht, die wir gerne unten verlinken. Aber wir sind schwebend aus sicherer Entfernung und genießen einfach das Bild etwas, das Astronom innen in jüngster Zeit entdeckt haben, ist besonders faszinierend. Viele weiße Zwerge zeigen in ihrer Atmosphäre Spuren von schweren Elementen wie Calcium, Magnesium, Eisen oder sogar Kohle.

13:11 Das ist überraschend, weil die extreme Schwerkraft eines weißen Zwerges alle schwereren Elemente in den Kern sinken lässt. Wenn sich also solche Elemente in der äußeren Atmosphärenschicht befinden, müssen sie frisch angekommen sein. Die Erklärung Es sind Überreste von Planeten, Asteroiden oder Kometen, die zu nah an den Weißen Zwerg gerieten, durch seine Schwerkraft zerrissen wurden und dann auf ihn fielen. Weiße Zwerge fressen die Reste ihrer eigenen Planetensysteme bis zu 30% aller untersuchten weißen Zwerge zeigen solche Spuren.

13:48 Das bedeutet, Planetensysteme wie unser eigenes sind häufig und sie überdauern sogar den Tod ihres Sterns. Zumindest eine Zeit lang. Die Planeten selbst werden irgendwann zerrissen und verschluckt, eine schöne, melancholische Vorstellung auch die Frage, ob Unweiße Zwerge Planeten existieren können, beschäftigt die Forschung seit Jahrzehnten, lange Zeit dachte man, dies sei unwahrscheinlich, weil der Prozess der Roten Riesenphase und.

14:15 Des planetarischen Nebels alle nahen Planeten entweder verschlucken oder aus ihrer Bahn werfen würde doch 2021, berichteten Astronom innen von faszinierenden Beobachtungen. Das Weltraumteleskop tis s entdeckte Hinweise auf einen ganzen Planeten, der einen weißen Zwerg in einem sehr kurzen Orbit umkreist. Der Planet, der größer als die Erde zu sein scheint, vollendet eine Umrundung in nur etwa 34 Stunden. Sein Schicksal ist wahrscheinlich, dass er von der Schwerkraft des weißen Zwerges langsam zerrissen wird. Doch sein bloßes Vorhandensein zeigt, dass das Universum vielschichtiger und überraschender ist, als wir es uns vorstellen.

14:57 Manchen weißen Zwergen gelingt sogar das erstaunliche, sie entwickeln unter bestimmten Bedingungen starke Magnetfelder, es gibt sogenannte magnetische weiße Zwerge, deren Magnetfelder bis zu einer Milliarde mal stärker sind als das Magnetfeld der Erde. Solche Objekte sind selten, aber wenn man sie beobachtet, verraten sie uns viel über die physikalischen Prozesse im Innern von kompakten stellaren Überresten. Und dann gibt es noch etwas fast poetisches Kohlenstoff, kristalline Kerne in den kühleren weißen Zwergen, die seit Milliarden von Jahren abkühlen, beginnt der Kohlenstoff im Innern zu kristallisieren wie Eis, das sich bildet, wenn Wasser gefriert, nur dass es kein Wassereis ist, sondern

15:42 Kohlenstoff. Und Kohlenstoff in solchen Drücken und Temperaturen bildet Strukturen, die denen eines Diamanten ähneln. Das innere Alter weißer Zwerge könnte also im Kern zu einem riesigen Diamanten kristallisieren, ein Planet aus Diamant einige Male so groß wie die Erde diese Idee ist nicht nur Poesie, es gibt tatsächlich Hinweise aus Beobachtungen, die genau das Naheliegen, der Weiße Zwerg bpm ist. 37093, auch liebevoll Lucy genannt, nach dem Beatles Song Lucy in the Sky with Diamonds ist wahrscheinlich zu einem großen Teil kristallisiert.

16:19 Er befindet sich in etwa 50 Lichtjahren Entfernung und hat die Masse von rund 1,1 Sonnenmassen. Ein Stern, der zu einem Diamanten wird in der Stille des Alls wir lassen uns so langsam wegtreiben, Weg vom Weißen Zwerg, weg von seinem leisen Licht. Vor uns liegt wieder die weite Dunkelheit des Weltraums, durchzogen von Sternen. Millionen von ihnen, jeder Einzelne davon mit seiner eigenen Geschichte, jeder ein Lebewesen auf seine Weise, mit Geburt und Leben und Tod.

16:54 Das Universum ist alt, es ist gewaltig, es ist von einer Stelle durchzogen, die uns schwer zu fassen ist. Und doch ist es eben nicht leer. Es ist erfüllt von Geschichten, von Sternen, die explodieren, von Nebeln, die Leuchten, von Weißen Zwergen, die still glühen, von Planeten, die Jahr Milliarden lang die Wärme ihrer Sonne spüren, bevor auch sie erlöschen von Diamantkernen, die seit Ewigkeiten in der Stille des als kristallisieren, ohne dass je ein Auge sie sah, von kosmischen Strukturen, so groß und so alt, dass kein Mensch sie mit seinem Verstand ganz umfassen kann.

17:30 Und inmitten dieser kosmischen Weite gibt es einen kleinen blauen Planeten. Er dreht sich um einen durchschnittlichen mittelgroßen Stern, der selbst nur einer von 100 Milliarden in seiner eigenen Galaxie ist, die wiederum nur eine von Hunderten von Milliarden Galaxien ist. Dieser Planet ist erstmal unspektakulär, wenn man ihn von außen betrachtet, und doch ist er einzigartig, er hat Wasser, erdatmosphäre, er hat Leben, dieser Planet ist die Erde.

17:59 Und wenn wir durchs Universum reisen, wenn wir die Sterbeprozesse von Sternen beobachten, wenn wir verstehen, wie selten und wie zerbrechlich dies alles ist, dann kann man uns damit lehren. Denn all das Kohlenstoff, all das Sauerstoff, all das Eisen in unserem Blut und in unseren Knochen wurde einst in Sternen erschaffen.

18:19 Wir sind buchstäblich aus Sternenstopp jedes Atom in deinem Körper hat eine Geschichte, die Milliarden von Jahren zurückreicht und die Erde, diese blaue Kugel, ist. Ist der Ort, an dem das Universum begonnen hat, sich selbst zu verstehen? Es ist der Ort, an dem Sterne Augen bekommen haben, mit dem sie sich selbst betrachten können. Dieser Ort ist kostbar, unersetzbar, es gibt keinen Ersatzplaneten, keine Backup Erde, auf die wir ausweichen könnten, während wir still durch den Kosmos gleiten und auf weißen Zwergen und ihren langsamen, würdevollen Erlöschen Sinnen, spüren wir vielleicht, wie wertvoll das Leben ist, dass wir auf diesem kleinen Planeten führen. Wie wertvoll die Luft ist, die

19:00 wir atmen, wie kostbar das Wasser, das unsere Ozeane füllt, wenn Sterne vergehen, hinterlassen sie nur Stille. Die Erde hingegen ist laut vor Leben, schützen wir dieses Rauschen, du Gleitest nun langsam zurück zur Erde über die Wolken, durch die Atmosphäre, durch das weiche Licht der Nacht, du bist sicher, du bist geborgen und du bist Teil des Universums, das sich selbst betrachtet.

19:25 Wir hoffen, dir hat diese Folge von Schlafreise durch das Universum gefallen. Bewerte gerne unseren Podcast, da uns dies weiterhilft, weitere gute Folgen zu produzieren, gib uns gerne themenwünsche oder weitere Hinweise, die wir bei unseren nächsten Folgen berücksichtigen sollen.